CN106810995B - 纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料及制备 - Google Patents
纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料及制备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电力、石油化工等领域，具体为一种纳米氧化铝改性硼酚醛环氧‑有机硅耐磨耐蚀材料及其制备方法，解决现有技术中存在的耐磨性、耐汽蚀、耐酸腐蚀性较差等问题。该材料为甲、乙两组分组成，将硼酚醛聚合物、有机硅改性环氧聚合物、纳米氧化铝浓缩浆、碳化硅、芳纶纤维、助剂等配制成甲组分，以间苯二胺、四氢噻吩砜复合固化剂为乙组分；再将甲组分与乙组分固化制备成纳米氧化铝改性硼酚醛环氧‑有机硅耐磨耐蚀材料。本发明材料具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性，可应用于脱硫循环泵、耐冲刷管道、石化设备等领域。
Description
技术领域
本发明涉及电力、石油化工等领域，具体为一种纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料及其制备方法。
背景技术
燃煤火力发电厂大部分采用石灰石—湿法脱硫工艺，系统中含有硫酸、盐酸、石膏浆液等，是固液双相流介质。浆液中氯离子浓度在2～6％之间，pH值在4左右。这种高速流动且成分复杂的介质对材料耐蚀和耐磨要求十分苛刻。现耐磨耐蚀材料主要为鳞片胶泥、橡胶等，它们韧性差，与金属结合力弱、不耐高温酸腐蚀，使用寿命短。循环泵叶轮主材为高铬耐蚀耐磨合金和双相不锈钢，汽蚀和磨蚀破坏也较严重，电厂运行和维护成本高。高效表面防护材料的研发已迫在眉睫，解决脱硫循环泵腐蚀与磨损问题，保证生产安全经济运行，节省维修费用和停运损失。伴随着我国经济高速发展、节约型社会的需要，纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料将发挥重要的作用。
发明内容
本发明目的是提供一种纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料及其制备方法，解决现有技术中存在的磨损、汽蚀、酸腐蚀问题。
本发明的技术方案：
一种纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料，按重量份数计，包括如下组分和用量：
(1)甲组分：
纳米氧化铝浓缩浆：2.0～3.0份；硼改性酚醛树脂：8.0～10.0份；有机硅改性环氧树脂：21.0～24.0份；芳纶纤维：3.0～5.0份；50目碳化硅：18.0～20.0份；100目碳化硅：10.0～12.0份；200目碳化硅：8.0～10.0份；800目碳化硅：10.0～12.0份；三氧化二铝：4.0～5.0份；三氧化二锑：3.0～4.0份；气相二氧化硅：1.0～1.5份；钛酸酯偶联剂：1.0～1.5份；磷酸三氯乙酯：4.0～5.0份；
(2)乙组分
以间苯二胺和四氢噻吩砜的混合物为耐温固化剂，按重量比计，间苯二胺：四氢噻吩砜＝1：0.4～0.6；
按重量比计，甲组分：乙组分＝100：(15～18)。
所述的纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)甲组分的制备：
将硼改性酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂按比例混合，先在60～100℃加热保持1.5～2.0小时，然后加入钛酸酯偶联剂，并在120～160℃加热保持1.0～1.5小时，抽真空20～30分钟；将温度降低到50℃后加入纳米氧化铝浓缩浆，电磁搅拌1.0～1.5小时后超声分散20～30分钟，得到纳米氧化铝改性硼酚醛环氧有机硅聚合物；冷却到室温后，按比例再加入芳纶纤维、碳化硅、三氧化二铝、三氧化二锑、气相二氧化硅、磷酸三氯乙酯；在60～80℃中加热搅拌0.5～2.0小时，然后利用高速搅拌机在200～600rpm搅拌分散20～40分钟，制成甲组分；
(2)乙组分的制备：
将间苯二胺与四氢噻吩砜按比例混合，形成复合固化剂为乙组分；
将乙组分与甲组分混合，在10～60℃下固化24～48小时，制得纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明制备成可长期在高磨损与腐蚀环境中使用的纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料，该材料具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗温变等优点。
2、本发明通过在防护材料中引入纳米氧化铝浓缩浆，保证纳米粒子长效均匀稳定分散，只有稳定分散的纳米粒子才能有效提高材料的耐腐蚀、耐磨损。
3、本发明可采用浇注或刮涂成型，采用硼酚醛聚合物、有机硅改性环氧聚合物、纳米氧化锆浓缩浆、碳化硅、芳纶纤维等制成甲组分，以间苯二胺(4,4'-二氨基二苯砜)和四氢噻吩砜的混合物为耐温固化剂，固化形成高耐蚀耐磨材料。
4、本发明采用50目碳化硅、100目碳化硅、200目碳化硅和800目碳化硅复合使用，其作用和效果是：微细粒径碳化硅填充较大粒径碳化硅之间的空隙，提高材料的总体耐磨性。
具体实施方式
下面，通过实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料为甲、乙两组分组成，按重量份数计，具体配方如下：
1、甲组分：
纳米氧化铝浓缩浆：2.5份；
硼改性酚醛树脂：9.5份；
有机硅改性环氧树脂：22.0份
芳纶纤维：3.5份；
50目碳化硅：18.5份；
100目碳化硅：10.0份；
200目碳化硅：10.0份；
800目碳化硅：11.0份；
三氧化二铝：4.0份；
三氧化二锑：3.0份；
气相二氧化硅：1.0份；
钛酸酯偶联剂：1.0份；
磷酸三氯乙酯：4.0份；
其中，纳米氧化铝浓缩浆采用中国科学院金属研究所研制的Nanos5000纳米氧化铝浓缩浆，具体制备过程参见中国发明专利：“专利号：03133529.2，名称：纳米氧化铝浆组合物及其制备方法”。
2、乙组分：
耐温固化剂(按重量比计，间苯二胺：四氢噻吩砜＝1：0.4)；
甲组分：乙组分重量比为100：15。
按比例将硼改性酚醛树脂(如：ZK-JK51硼改性酚醛树脂)、有机硅改性环氧树脂(如：SF-8421EG有机硅改性环氧树脂)按比例混合，先在80℃加热保持1.5小时，然后加入钛酸酯偶联剂，并在140℃加热保持1.0小时，抽真空20～30分钟；将温度降低到50℃后加入纳米氧化铝浓缩浆，电磁搅拌1.5小时后超声分散20分钟，得到纳米氧化铝改性硼酚醛环氧有机硅聚合物；冷却到室温后，按比例再加入芳纶纤维、碳化硅、三氧化二铝、三氧化二锑、气相二氧化硅、磷酸三氯乙酯等。
将纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料的甲组分在反应釜中70℃中加热搅拌1小时，然后利用高速搅拌机在300rpm搅拌分散30分钟，制成甲组分；再加入乙组分，25℃下固化24小时，制得纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料。本实施例可采用刮涂施工，与金属基材结合力强，耐磨、耐酸、耐汽蚀。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料为甲、乙两组分组成，按重量份数计，具体配方如下：
1、甲组分：
纳米氧化铝浓缩浆：2.0份；
硼改性酚醛树脂：10.0份；
有机硅改性环氧树脂：21.0份；
芳纶纤维：5.0份；
50目碳化硅：18.0份；
100目碳化硅：10.0份；
200目碳化硅：9.0份；
800目碳化硅：10.0份；
三氧化二铝：4.0份；
三氧化二锑：4.0份；
气相二氧化硅：1.5份；
钛酸酯偶联剂：1.5份；
磷酸三氯乙酯：4.0份；
2、乙组分：
耐温固化剂(按重量比计，间苯二胺：四氢噻吩砜＝1：0.5)；
甲组分：乙组分重量比为100：16。
按比例将硼改性酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂按比例混合，先在80℃加热保持2.0小时，然后加入钛酸酯偶联剂，并在140℃加热保持1.0小时，抽真空20～30分钟；将温度降低到50℃后加入纳米氧化铝浓缩浆，电磁搅拌1.0小时后超声分散20分钟，得到纳米氧化铝改性硼酚醛环氧有机硅聚合物；冷却到室温后，按比例再加入芳纶纤维、碳化硅、三氧化二铝、三氧化二锑、气相二氧化硅、磷酸三氯乙酯等。
将纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料的甲组分在反应釜中70℃中加热搅拌1小时，然后利用高速搅拌机在500rpm搅拌分散30分钟，制成甲组分；再加入乙组分，15℃下固化48小时，制得纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料。本实施例可采用刮涂施工，与金属基材结合力强，耐磨、耐酸、耐汽蚀。
实施例3
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料为甲、乙两组分组成，按重量份数计，具体配方如下：
1、甲组分：
纳米氧化铝浓缩浆：3.0份；
硼改性酚醛树脂：8.0份；
有机硅改性环氧树脂：24.0份；
芳纶纤维：3.0份；
50目碳化硅：20.0份；
100目碳化硅：10.0份；
200目碳化硅：8.0份；
800目碳化硅：10.0份；
三氧化二铝：4.0份；
三氧化二锑：4.0份；
气相二氧化硅：1.0份；
钛酸酯偶联剂：1.0份；
磷酸三氯乙酯：4.0份；
2、乙组分：
耐温固化剂(按重量比计，间苯二胺：四氢噻吩砜＝1：0.55)；
甲组分：乙组分重量比为100：18。
按比例将硼改性酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂按比例混合，先在80℃加热保持1.5小时，然后加入钛酸酯偶联剂，并在140℃加热保持1.0小时，抽真空30分钟；将温度降低到50℃后加入纳米氧化铝浓缩浆，电磁搅拌1.5小时后超声分散25分钟，得到纳米氧化铝改性硼酚醛环氧有机硅聚合物；冷却到室温后，按比例再加入芳纶纤维、碳化硅、三氧化二铝、三氧化二锑、气相二氧化硅、磷酸三氯乙酯等。
将纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料的甲组分在反应釜中70℃中加热搅拌1小时，然后利用高速搅拌机在200rpm搅拌分散40分钟，制成甲组分；再加入乙组分，35℃下固化24小时，制得纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料。本实施例可采用刮涂施工，与金属基材结合力强，耐磨、耐酸、耐汽蚀。
Claims (1)
1.一种纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分和用量：
(1)甲组分：
纳米氧化铝浓缩浆：2.0～3.0份；硼改性酚醛树脂：8.0～10.0份；有机硅改性环氧树脂：21.0～24.0份；芳纶纤维：3.0～5.0份；50目碳化硅：18.0～20.0份；100目碳化硅：10.0～12.0份；200目碳化硅：8.0～10.0份；800目碳化硅：10.0～12.0份；三氧化二铝：4.0～5.0份；三氧化二锑：3.0～4.0份；气相二氧化硅：1.0～1.5份；钛酸酯偶联剂：1.0～1.5份；磷酸三氯乙酯：4.0～5.0份；
(2)乙组分
以间苯二胺和四氢噻吩砜的混合物为耐温固化剂，按重量比计，间苯二胺：四氢噻吩砜＝1：0.4～0.6；
按重量比计，甲组分：乙组分＝100：(15～18)；
所述的纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)甲组分的制备：
将硼改性酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂按比例混合，先在60～100℃加热保持1.5～2.0小时，然后加入钛酸酯偶联剂，并在120～160℃加热保持1.0～1.5小时，抽真空20～30分钟；将温度降低到50℃后加入纳米氧化铝浓缩浆，电磁搅拌1.0～1.5小时后超声分散20～30分钟，得到纳米氧化铝改性硼酚醛环氧有机硅聚合物；冷却到室温后，按比例再加入芳纶纤维、碳化硅、三氧化二铝、三氧化二锑、气相二氧化硅、磷酸三氯乙酯；在60～80℃中加热搅拌0.5～2.0小时，然后利用高速搅拌机在200～600rpm搅拌分散20～40分钟，制成甲组分；
(2)乙组分的制备：
将间苯二胺与四氢噻吩砜按比例混合，形成复合固化剂为乙组分；
将乙组分与甲组分混合，在10～60℃下固化24～48小时，制得纳米氧化铝改性硼酚醛环氧-有机硅耐磨耐蚀材料。
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